基于响应曲面的软刚臂结构多目标参数优化

发布时间：2024-05-13 23:22

　　根据软刚臂单点系泊系统结构几何参数和运动位移特征建立软刚臂结构数学计算模型,推导出水平系泊力与软刚臂结构尺寸之间的关系。基于响应曲面分析对软刚臂结构进行参数优化,经过优化,软刚臂结构整体重量减小21.84%,系统刚度保持良好;同时,软刚臂结构优化后最大靠近与最大远离位移时提供的水平回复力分别提高4.1%和9.66%。优化过程表明:在多目标参数优化设计中,合理选取目标参数并结合正交试验设计,以响应曲面分析为基础,可以减小优化设计计算量。

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【部分图文】：

图1软刚臂结构实物图

软刚臂结构主尺度主要包括压载重量GY、系泊腿长度LX、压载结构系数k、系泊刚臂长度LR、系泊点高度差△H，任何一个参数的变化都会对水平系泊力产生影响。因此，根据软刚臂结构几何参数及运动特征建立数学模型，以响应曲面分析为基础，结合正交试验设计，将水平系泊力作为设计输入，对软刚臂结构....

图2软刚臂结构几何模型

软刚臂单点系泊装置结构[4-6]由系泊腿LX、系泊刚臂LR组成，其中系泊腿上端连接FPSO船艏支架，连接点设为A；系泊刚臂连接系泊塔架轭架铰接头轴承，连接点设为O；系泊腿与系泊刚臂通过万向联轴器进行铰接，连接点设为C，如图1所示。连接点A、C、O采用轴承以及万向节等装置进行连接，....

图3软刚臂结构水平位移

根据图1简化模型以及软刚臂结构运动特征，绘制FPSO远离/靠近示意图，如图2所示，图中A′为平衡位置，此时水平系泊力为0;A为最大远离状态，A″为极限靠近状态。根据图2几何关系，推导出系泊腿LX与竖直方向夹角γ以及水平位移△X计算公式，如式（3）、式（4）所示。

图5结构参数优化前后系统刚度曲线

根据软刚臂结构参数优化前与优化后的数据进行软刚臂结构刚度分析，得到优化前与优化后刚度曲线，如图5所示。由图可知，结构参数优化前与优化后系统结构刚度变化趋势一致，系统刚度保持良好。列举软刚臂结构参数优化前后数值比较，如表4所示。由表可知，优化后最大靠近位移时所能提供的回复力较之优化....

本文编号：3972863